Misión Dawn: volando a ras de la superficie de Ceres

En casi todas las películas de acción hay una escena en la que el héroe, vencido y contra las cuerdas, parece cerca del final. Pero en el último momento reúne fuerzas y se sobrepone a la adversidad para llevar a cabo una hazaña sobrehumana. Algo parecido es lo que ha hecho la sonda Dawn, que una vez cumplida con creces su misión primaria y su primera misión extendida, nos sorprende una vez más con unas vistas de la superficie de Ceres tomadas desde una altura increíblemente baja. El pasado marzo Dawn cumplió tres años alrededor de Ceres y en este tiempo la sonda ha completado más de 1.600 órbitas alrededor del planeta enano. En un principio estaba previsto que la distancia más pequeña de Dawn a Ceres fuese de 385 kilómetros, un récord conseguido en 2015 y 2016 cuando la sonda alcanzó la órbita LAMO (Low Altitude Mapping Orbit), posteriormente rebautizada como XMO1 (eXtended Mission Orbit 1).

Uno de los principales depósitos de carbonato de sodio de las manchas blancas Vinalia Faculae, en el cráter Occator de Ceres (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/http://www.unmannedspaceflight.com//Wildespace).

En octubre de 2016 Dawn elevó su órbita para alcanzar alturas mayores donde los encargados de la misión esperaban que finalizase sus días. De esta forma la sonda, una vez fuera de servicio, no tendría posibilidad de chocar contra Ceres y contaminarlo con microorganismos terrestres (Dawn no fue esterilizada antes del lanzamiento). Sin embargo, el comportamiento de la pequeña nave espacial ha sido mejor del esperado y, en vista de que se negaba a morir, el equipo de la misión consideró que podían arriesgarse y visitar órbitas más bajas sin problemas. Así que, ¿por qué no sobrevolar Ceres a casi la misma altura que un avión comercial sobre la superficie de la Tierra? Dicho y hecho. Desde junio de 2017 la sonda había permanecido en una órbita elíptica muy estable a bastante distancia conocida como XMO5 (las órbitas que van de XMO1 a XMO5 formaron parte de la primera extensión de la misión).

En verde, la órbita XMO5 (exterior) y la XMO6. En azul la trayectoria que siguió Dawn con sus motores iónicos (NASA/JPL).
Transición de XMO6 a XMO7, la órbita final de Dawn(NASA/JPL).

En abril de 2018 Dawn encendió su motor iónico número 2 para situarse en la órbita elíptica intermedia XMO6, de 450 x 4.700 kilómetros, con el objetivo de observar el hemisferio sur de Ceres en infrarrojo (hasta ese momento solo el hemisferio norte había sido observado en detalle en estas longitudes de onda). Dawn llegó a XMO6 el 14 de mayo y, una vez completadas diez revoluciones, encendió sus motores iónicos una vez más para viajar hasta su destino final: XMO7, una órbita elíptica estable que se aleja de Ceres unos 4.000 kilómetros, pero que le permite rozar la superficie a tan solo 35 kilómetros de altitud (la altura precisa dependerá de las características del terreno, lógicamente).

XMO6 y XMO7 comparada con la órbita circular LAMO, hasta ahora la más baja efectuada por Dawn (NASA/JPL).
Precesión de la órbita XMO7 alrededor de Ceres (NASA/JPL).

Dawn alcanzó XMO7, su órbita final, en junio. El 21 de ese mes el motor iónico de Dawn se apagó, probablemente por última vez, después de realizar los últimos ajustes en XMO7. Los motores iónicos de Dawn han funcionado durante un total de 5,87 años desde que se activaron por primera vez el 6 de octubre de 2007. En este tiempo han proporcionado una Delta-V total de 11,5 km/s, lo que ha permitido que Dawn pudiese entrar en órbita de Vesta y Ceres. Ahora, desde una órbita tan cercana, las imágenes que puede tomar la sonda tienen una resolución alucinante (de hecho, con una resolución siete veces superior a las mejores obtenidas cuando estuvo en la órbita LAMO). Y, cómo era de esperar, son espectaculares.

Las paredes del extremo norte del cráter Occator vistas el 16 de junio (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA).
Grietas en el cráter Dantu vistas el 23 de mayo (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA).
El borde de Ceres visto el 16 de mayo (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA).

Durante su paso por el periastro en su nueva órbita Dawn se mueve a 1.700 km/h con respecto al suelo, una velocidad para la que no fue diseñada. Eso ha provocado que algunas de las imágenes en alta resolución aparezcan ligeramente movidas. Pero el precio que pagará Dawn por estas imágenes tan exquisitas es muy alto. En esta órbita tan baja la sonda consumirá sus reservas de hidrazina mucho más rápidamente que en órbitas más elevadas. El combustible es necesario para mover la nave y que esta apunte en la dirección adecuada, que puede ser el suelo de Ceres —para recabar datos con los instrumentos— o la Tierra —para enviar los datos a sus creadores—. En teoría, Dawn debería usar los volantes de inercia para orientarse, reduciendo así significativamente el consumo de hidrazina, pero tres de los cuatro volantes que lleva fallaron en 2010, 2012 y 2017, respectivamente. Desde que falló el segundo volante en 2012 los encargados de la misión crearon un plan para sustituirlos por los propulsores de hidrazina y los motores iónicos, un plan que ha funcionado a la perfección. Lamentablemente, en XMO7 la sonda gastará más hidrazina de la prevista, no solo para evitar que las imágenes salgan borrosas, sino también para contrarrestar las fuerzas de marea que provocan que la sonda se oriente con los paneles solares en dirección perpendicular a la superficie de Ceres. Se estima que deben quedar cerca de 7 litros de hidrazina en los depósitos de un total de 45 litros, pero la cantidad exacta es casi imposible de calcular. ¿Y para cuánto tiempo servirá esa cantidad? Pues se cree que Dawn seguirá enviando imágenes hasta al menos final de año.

Fracturas en el suelo del cráter Occator vistas el 17 de junio (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA).
Avalanchas en la pared del cráter Occator (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA).

Dawn nos ha descubierto la verdadera naturaleza del planeta enano Ceres, el mayor objeto del cinturón de asteroides. Sabíamos que Ceres estaba formado por una mezcla de hielo y roca, pero la corteza, de unos 40 kilómetros de espesor, ha resultado ser más rígida y «rocosa» de lo esperado, aunque la superficie está repleta de pruebas de la acción del hielo, como es el caso del criovolcán Ahuna Mons de cinco kilómetros de altura o la escasez de cráteres de gran tamaño. Curiosamente, en pocas zonas de la superficie se ha detectado hielo puro, dejando a un lado el cráter Oxo o los fondos de los cráteres polares situados en sombra perpetua. Los datos del espectrómetro GRaND son consistentes con una corteza cuya parte superior es muy pobre en hielo y, a partir de unos pocos kilómetros de profundidad, ve aumentar la proporción de hielo por encima del 10%. Por otro lado, también se han descubierto sustancias orgánicas en la zona del cráter Ernutet. Pero la joya de Ceres son sin duda las manchas blancas o faculae, de las cuales se han descubierto cerca de trescientas. Estas manchas están compuestas por depósitos de sales, principalmente una mezcla de carbonatos de calcio y magnesio mezclados con filosilicatos de magnesio, además de carbonato de sodio en las manchas más brillantes. Hay que recordar que las manchas son brillantes solo en comparación con el resto de la oscura superficie de Ceres —las faculae tienen un albedo de cerca del 30% frente al 4% del resto de Ceres—.

La parte central de Vinalia Faculae en Occator (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA).
Otra vista de los depósitos de carbonato de sodio de Vinalia Faculae (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA).

De todas las manchas, las más grandes y llamativas son las del cráter Occator, denominadas Vinalia y Cerealia Faculae. Las nuevas imágenes de Dawn desde la órbita XMO7 nos muestran estos depósitos de carbonato de sodio con una resolución apabullante. En las imágenes se puede ver cómo parte de las sales se han acumulado sobre un saliente y han fluido por los barrancos circundantes. Sinceramente siempre pensé que deberíamos esperar a una misión posterior para ver detalles tan exquisitos. Estos depósitos de sales han alcanzado la superficie procedentes del interior de Ceres por acción de sistemas hidrotermales en tiempos geológicamente recientes (se calcula que las manchas de Cerealia Faculae podrían tener solo 18 millones de años). Una vez que la mezcla de sales y hielo se desparramó por el suelo de Ceres a través de las grietas, el hielo se sublimó y dejó atrás las sales siguiendo un proceso que podría ser recurrente. Puede que la mayoría de manchas blancas de Ceres fuese en algún momento como las de Cerealia y Vinalia Faculae, pero actualmente solo destacan estas por ser las más jóvenes.

Otra zona de Vinalia Faculae vista el 14 de junio (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA).
Rocas en el fondo del cráter Occator (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA).

Desde la órbita XMO7 Dawn también podrá analizar la composición de la superficie en detalle usando su espectrómetro de rayos gamma y neutrones (GRaND). Gracias a estos datos y a las nuevas imágenes, la última parte de la misión de Dawn promete ser tan revolucionaria como la primera. Una vez agotada la hidrazina, Dawn morirá en esta órbita, que es lo suficientemente estable como para garantizar que la nave no choque con el planeta enano hasta dentro de, como mínimo, varias décadas. Pero antes, quizá podremos saber dónde se formó Ceres. ¿Es el planeta enano en realidad un refugiado del cinturón de Kuiper, como muchos otros asteroides?

Vista simulada del cráter Occator, de 92 km de diámetro y 4 km de profundidad con Cerealia Faculae (en el centro) y Vinalia Faculae (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA).

44 comentarios

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Erick Erick

Impresionante lo de esta sonda, quizás unas de las más rentables de la Historia…y que preciosas imágenes de Ceres…los futuros belter estarán orgullosos 😉

Por cierto que maravilla los motores iónicos, será increíble ver que futuras misiones podremos hacer con el nuevo X3 que está en desarrollo…

Pelau Pelau

Imagínate volando a ras de la superficie de una pantalla táctil con tres de tus cuatro volantes de inercia kaput… Así las cosas, el primer botón “Responder” a la vista es tan bueno como el botón grandote allá abajo… 🙂

Erick Erick

Ok gracias Jimmy, ya me parecía raro jeje…nada que disulpar..

Pelau, como siempre una muy buena e ingeniosa tu respuesta…por cierto tremendo dossier sobre sobre el universo dejaste en el otro post 🙂

s2

Erick Erick

Viendo el tamaño de la nave BFS, que es comparable a un 747, no os parece que es muy pequeña para llevar 100 personas durante 6 meses a Marte¿?

Digo hacen faltan baños, camas (si ya sé que serán como sacos de dormir como en la ISS, pero aún así), lugares de entretenimiento, lugares privados, y espacio suficiente para almacenar comida, medicina, herramientas y equipos redundantes…no me parece que sea muy espaciosa…quizás para 20 personas…bueno esa es mi impresión…

Hilario Gómez Hilario Gómez

A Marte se va con las necesidades fisiológicas hechas. Y para entretenerse, unas gafas virtuales. En cuanto a la comida, unas latas de atún y unas lonchas de jamón ibérico caben en cualquier sitio. Que nos estamos aburguesando mucho, hombre…

Bromas a parte, ese corte del BFS es, por lo que he leído, una propuesta o especulación . No es para nada el diseño “oficial”.

Hilario Gómez Hilario Gómez

Fijaros que lo pone en la misma página:

“This is a speculative interpretation of what could be done with the interior of the BFS, based on the IAC 2017 3D design…”

Martínez el Facha Martínez el Facha

Creo que lo de los 100 tripulantes es sólo un objetivo aspiracional, para un hipotético futuro de colonización.

Yo creo que serán una docena de tripulantes, un par de docenas como mucho, durante los primeros vuelos. No sería necesario montar las 40 cabinas de pasajeros en el BFS, lo que ahorraría masa.

Respecto a la noticia del telescopio LUVOIR… ¡Por fin la NASA parece reconocer la futura posible existencia del BFR!

*****
Ceres sería un buen lugar donde instalar una estación de servicio de propelente, de cara a viajar por el cinturón y los planetas exteriores.

Jose Manuel Celemin Jose Manuel Celemin

Yo me muero por leer los primeros artículos de Daniel sobre los primeros avances. Ver la como lo van construyendo etc..
Sera el “Hindemburg del Espacio” y llevará un piano de aluminio

U-95 U-95

Supongo que como parece el equipo de la mision se habra preocupado de asegurarse que no haya en Ceres el equivalente de los mascones lunares, que puedan causar que se precipite contra el asteroide antes de tiempo, aunque a este paso va a pasar mucho antes de que llegue una mision tripulada alli. Otra mision a la que se la va a echar de menos cuando acabe.

Si solamente la exploracion espacial tripulada funcionara la mitad de bien que la no tripulada -la Dawn es solo un ejemplo entre tantos otros- donde estariamos.

U-95 U-95

Desde luego. Es por ejemplo comparar las ideas que habia a principios de los 70 (ver las de antes es aun mas deprimente) sobre donde se habria llegado a estas alturas con la realidad -atascados en LEO-. Las unicas que han llegado lejos (y podian haber ido aun mas lejos) han sido las misiones espaciales no tripuladas.

FERNANDO GENERALE FERNANDO GENERALE

Una proeza espectacular que segura mente abrirá paso a otras misiones incluso mas ambiciosas
talvez un Lander o un Rover posiblemente de china, Europa o la propia NASA ; )

pochimax pochimax

Lo de que la sonda no choque con Ceres porque “no ha sido esterilizada” me parece sacar ya las cosas de quicio.
Muy buen artículo.
Y sobre todo, qué grande el programa Discovery de la NASA. Todo un acierto.

fisivi fisivi

Estupendas explicaciones de unas imágenes asombrosas. Gracias.

Supongo que estos depósitos de carbonato debidos a aguas termales no serán algo exclusivo de Ceres, si acaso será excepcional el que se hayan producido reciéntemente. Con el tiempo, supongo que la exposición al bombardeo de meteoritos fracturará y dispersará esos depósitos.
¿Podría haber ocurrido lo mismo en nuestra Luna?
¿Una concentración alta de carbonatos en el regolito lunar de una zona podría indicar que hubo agua bajo esa zona, y que quizá aún quede en cantidades explotables?

FERNANDO137 FERNANDO137

Sería muy interesante una futura mision al asteroide metalico Psyche.
-Cientificamente y a corto palzo: Nucleo expuesto de un protoplaneta, algo inaccesible de otra forma.
-Economicamente y a medio plazo: Metales y metales preciosos. Cantidades mucho mayores que las disponibles en la corteza terrestre.
-A mas largo plazo quizas base industrial de materias primas para exploración espacial.

FERNANDO137 FERNANDO137

Veo que hay una prevista, aunque ya se podrían dar mas prisa: “La NASA aprobó el 4 de enero de 2017 un proyecto para explorar Psyche con una sonda. Lindy Elkins-Tanton, de la Universidad Estatal de Arizona y líder de la misión, ha afirmado que 16 Psique es el único objeto de su clase en todo el Sistema Solar y la única forma de que los humanos visiten un núcleo planetario. Psyche se lanzará en otoño de 2023 y llegará a su destino en 2030.” https://es.wikipedia.org/wiki/(16)_P...onda_Psyche

Angel24Marin Angel24Marin

Seis años de desarrollo y siete de tránsito teniendo en cuenta que necesita una ventana de lanzamiento concreta y dos asistencias gravitatorias junto con el uso de propulsión iónica que alarga los tiempos de misión no es nada descabellado.

FERNANDO137 FERNANDO137

Olvidaba que hace tiempo que entramos en una era de involución y oscurantismo (disfrada, eso si, de pseudo-tecnología infantiloide)
– Ocho años tardó todo el desarrollo de cohetes, orbitadores, alunizadores, etc. del programa Apolo. Con multitud de fases progresivas y lanzamientos del Saturno V.
– La Voyager I alcanzó el cinturon de asteroides en menos de un año, y sin propulsion ionica. (Entró en el cinturon a los 3 meses del lanzamiento !!! ) https://en.wikipedia.org/wiki/Voyage...e_of_travel
Coste 250 millones$ (sumesele inflación y tal, pero también ahora el PIB es mucho mayor)

Ahora debería hacerse mucho mejor, no mucho peor.
Por lo pronto el motor iónico con un minireactor nuclear.
https://4.bp.blogspot.com/-Giff3sjsc...Juno%2B.png

Angel24Marin Angel24Marin

+2000 ingenieros vs ±30

Todo el esfuerzo de una nación concentrado en el programa Apolo frente al mismo esfuerzo diseminado entre los programas de bajo, medio y alto coste, con distinto número de misiones cada una en funcionamiento y en desarrollo, al mismo tiempo que las que aquellas que no han sido seleccionadas pero que eran prometedoras también reciben financiación para desarrollar la idea a cara de la próxima ronda, la exploración de Marte (que es un programa aparte), el programa de ciencias de la tierra con sus numerosas misiones en funcionamiento, la ISS…

Antes se apretaba mucho pero no sé abarcaba, ahora se abarca muchisimo más.

Pero si no sabes la diferencia entre un fly by con un alineamiento planetario único de un rendevuz en el que tienes que igualar la órbita y no solo pasar por alto lado…

U-95 U-95

No esta mal, pero la New Horizons llego a Jupiter tras un año y un mes de viaje.

De todas maneras no es lo mismo una mision de fly-bys como esas dos que otra de entrada en orbita (Galileo, ya que estamos con Jupiter), donde tiene que haber un compromiso entre ir lo mas rapido posible pero no tanto que no haya combustible suficiente para entrar en orbita Y despues emplearlo en la mision en si para cambiar de orbita, apuntar los instrumentos (Cassini, que no tenia plataformas de instrumentos moviles), etc. Ni la NASA de los 60-principios de los 70 cuando no importaba lo que habia que gastar para llegar a la Luna y el espacio era la ultima frontera con la actual, donde solo lo es para sondas no tripuladas.

Rafael Rafael

Son unas imágenes muy bonitas.
Los científicos suelen poner márgenes de tiempo muy elevados. Se me antoja algo bajos que una sonda no limpia de microorganismos, pueda chocar con Ceres en sólo unas décadas. Tampoco me preocupa, es sólo que me parece bajo respecto a cifras como la del coche de Musk.
Gracias por el artículo.

Gelbros J3 Gelbros J3

¿Es decir, que al final es probable que la sonda se estrelle contra Ceres, a pesar de que preferían que no fuese así por no estar esterilizada?

Daniel Marín Daniel Marín

La sonda puede estrellarse siempre y cuando hayan pasado varias décadas para permitir que el número de esporas bacterianas sea el mínimo posible. Al fin y al cabo en Ceres hay hielo, pero no agua líquida. La decisión probablemente tiene que ver con el descubrimiento de la poca cantidad de hielo que tiene la parte superficial de la corteza de Ceres con respecto a lo previsto.

SB SB

Una sonda que está teniendo un rédito científico enorme.

Hay que resaltar el fenomenal resultado que para este tipo de misiones está dando la propulsión iónica. Es una gran noticia que añade gusto al buen sabor de boca que nos deja está expedición robótica…

fisivi fisivi

En la foto:
“Las paredes del extremo norte del cráter Occator vistas el 16 de junio”
en los salientes de las paredes, sobre todo en dos que hay en el borde derecho, a media altura, hay formas que parecen tubulares. Quizá sólo sea una ilusión óptica.
Se me ocurre una explicación para que hubiera formas tubulares saliendo de la superficie de objetos sin atmósfera, o con una superficie muy fría:
Al escapar agua al vacío se congelaría inmediatamente la superficie del chorro, excepto en el extremo, formando un tubo, que resistiría la presión por ser menor en las paredes del chorro que en el extremo y por la cohesión del hielo. En objetos de poca gravedad, como Ceres o Plutón, el tubo podría alcanzar mucha longitud antes de partirse por su peso.
Sería algo parecido a la formación de las estalactitas tubulares, pero por congelación.

Cavaliery Cavaliery

Pues yo la haría chocar de frente con esa mancha blanca…. a ver que sale 😛

Saludos

FERNANDO137 FERNANDO137

Parece que no funciona el Responder a comentarios (o quizás es por los enlaces?, veamos…)

Contestando a Angel24Marin:
“Seis años de desarrollo y siete de tránsito … no es nada descabellado.”

Olvidaba que hace tiempo que entramos en una era de involución y oscurantismo (disfrada, eso si, de pseudo-tecnología infantiloide)

– Ocho años tardó todo el desarrollo de cohetes, orbitadores, alunizadores, etc. del programa Apolo. Con multitud de fases progresivas y lanzamientos del Saturno V.

– La Voyager I alcanzó el cinturon de asteroides en menos de un año, y sin propulsión ionica. (Entró en el cinturon a los 3 meses del lanzamiento !!! ) https://en.wikipedia.org/wiki/Voyage...e_of_travel
Coste 250 millones$ (súmesele inflación y tal, pero también actualmente el PIB es mucho mayor)

Ahora debería hacerse mucho mejor, no mucho peor.

FERNANDO137 FERNANDO137

Ahora debería hacerse mucho mejor, no mucho peor.

Por lo pronto el motor iónico con un minireactor nuclear.

https://4.bp.blogspot.com/-Giff3sjsc...Juno%2B.png

Si ya en la Tierra el transporte con energia fotovoltaica no pasa de ser marketing totalmente ridículo (Un avión costoso y enorme para un pasajero que tarda en dar la vuelta al mundo 7 veces mas que un barca a remos) a ver que pinta a una distancia donde la irradiación solar es decenas de veces menor.

FERNANDO137 FERNANDO137

… Ahora debería hacerse mucho mejor, no mucho peor.
Por lo pronto el motor iónico con un minireactor nuclear.
https://4.bp.blogspot.com/-Giff3sjsc...Juno%2B.png

Si ya en la Tierra el transporte con fotovoltaica no pasa de ser marketing totalmente ridículo (Un avión costoso y enorme para un pasajero que tarda en dar la vuelta al mundo 7 veces mas que un barca a remos) a ver que pinta a una distancia donde la irradiación solar es decenas de veces menor.
https://es.wikipedia.org/wiki/Solar_Impulse
http://www.emol.com/noticias/interna...3-dias.html

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